Etiqueta: Física

Conducción, convección y radiación…

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  • transferencia-de-calorConducción: transferencia de calor entre dos puntos de un cuerpo que se encuentran a diferente temperatura sin que se produzca transferencia de materia entre ellos.
  • Convención: transferencia de calor en la cual interviene un fluido (gas o líquido) en movimiento que transporta la energía térmica entre dos zonas.
  • Radiación: transferencia de calor sin contacto entre los cuerpos ni fluidos intermedios que transporten el calor. Simplemente por existir un cuerpo A (sólido o líquido) a una temperatura mayor que un cuerpo B existirá una transferencia de calor por radiación de A a B (coche calentado por el sol).

Fuente: http://nergiza.com/

¿Por qué pesa más un kilo de plomo que de paja?

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Si ponemos en una báscula un kilo de paja y un kilo de plomo, ¿cuál de los dos pesará más?. Piensa bien en la respuesta antes de seguir leyendo. ¿La tienes ya…? Muy bien, pues la respuesta correcta es que el plomo pesa más, puesto que la báscula, ajena a nuestra sorpresa, revelará que el plomo pesa unos pocos gramos más que la paja. ¿Cómo es esto posible?

La clave está en que estamos confundiendo la masa con el peso. Los dos cuerpos tienen la misma masa (1 kilo) pero no ejercen la misma fuerza sobre la báscula.

peso4¿Por qué? Pues porque ambos cuerpos están “sumergidos” en aire.

Todo es correcto, la masa es la misma, la aceleración de la gravedad es la misma por lo tanto el peso ha de ser el mismo.

Pero falta un detalle, eso sería totalmente cierto si midiéramos el peso de los cuerpos en el más puro vacío. Pero nosotros estamos inmersos en un fluido, el aire y aquí es donde entra el bueno de Arquímedes para dar la sorpresa.

Y como muchos recordaréis, el gran Arquímedes nos dice que todo cuerpo sumergido en un fluido –y el aire lo es– sufre un empuje hacia arriba, una especie de fuerza de flotación, igual al peso del fluido desplazado. Esto quiere decir que cuanto más ocupa una misma masa de material (es decir, cuanto menos denso es), más flota. y, por tanto, menos pesa al ponerlo en una báscula. De este modo, la paja, al ser mucho menos densa que el plomo, ocupará mucho más volumen, y flotará más que el plomo, dando como resultado una medida de peso inferior en nuestra báscula.

¡Calculémoslo!

La densidad de la paja (bien comprimida) es de:  150 kg/m³.

La densidad del plomo es de:  11340 kg/m³.

La masa de aire desalojado por la paja será:

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La masa de aire desalojado por el plomo será:

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Ahora tenemos que calcular el peso de ese aire desalojado en cada caso que nos dirá el empuje hacia arriba.

El peso de aire desalojado por la paja, lo que nos da la magnitud del empuje que sufre la paja hacia arriba, será:

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El peso de aire desalojado por el plomo, lo que nos da la magnitud del empuje que sufre el plomo hacia arriba, será:

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Por supuesto, el peso que sufren ambos cuerpos, paja y plomo, por acción de la gravedad es el mismo, es su masa multiplicada por la aceleración de la gravedad, por lo que ambos tienen 10 N de peso (en el vacío).peso5

Ahora el peso aparente es fácil de calcular:

El peso aparente de la paja será la diferencia entre su peso y su empuje:

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Llevando el caso al extremo, si pusiéramos un kilo de un cuerpo con densidad menor que la del aire, por ejemplo un globo lleno de helio, nos encontraríamos que nuestro travieso globo se va flotando hacia arriba sin marcar un solo gramo en la báscula. Recordad el experimento del globo el interior de un coche.

Fuentes: http://laifr.com, http://cuentos-cuanticos.com.

Efecto Mpemba…

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El efecto Mpemba es el nombre que se le da a un fenómeno en la congelación del agua, a diferencia de la mayoría de los otros líquidos, según el cual en determinadas circunstancias el agua caliente se congela… ¡antes que el agua fría!

No ocurre siempre, sino en casos con altas temperaturas y grandes diferencias entre ellas. En la tabla de la derecha podemos observar algunos ejemplos de pares de temperaturas y sus resultados.

¿Explicación?

  • Evaporación: La evaporación del agua más caliente reduce la masa del agua a congelar.
  • Convección: La menor densidad del agua caliente permite que las corrientes de convección enfríen la parte baja del líquido, con lo cual el agua caliente de la zona central se mueve con más rapidez hacia las paredes del recipiente o hacia la superficie superior produciéndose su enfriamiento.
  • Escarcha: El agua de menor temperatura tiende a congelarse desde arriba, creando una capa aislante de escarcha y reduciendo la siguiente pérdida de temperatura de la parte inferior.
  • Conducción térmica: Las paredes del recipiente del agua caliente pueden derretir capas de hielo que actúan como aislantes térmicos, permitiendo al recipiente entrar en contacto directo con temperaturas mucho más bajas.
  • Gases: El agua caliente desprende más gases,  que de estar disueltos dentro del agua dificultarían su congelación.
  • Condensación: El recipiente más frío recoge más condensación que el recipiente caliente, lo cual reduce el ritmo de enfriamiento (las moléculas de agua que se condensan transportan energía).
  • Enlaces covalentes: El agua más caliente extiende sus enlaces electrónicos entre hidrógeno y oxígeno acumulando energía; a mayor energía inicial, mayor será el ritmo al que ésta se libere al enfriarse.

Otra curiosidad similar para quién se haya quedado con ganas de más: Enfriar un refresco en 2 minutos.

Fuentes: http://factoides.com.ar, https://es.wikipedia.org.

Dimensiones espaciales…

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Podemos comenzar con las 4 primeras, que son las más sencillas porque todos estamos familiarizados con ellas. Hablamos de las 3 dimensiones espaciales (alto, largo, ancho) y la dimensión temporal. A veces pueden parecer muy distintas, pero son equivalentes, de hecho la distancia entre dos puntos puede darse en espacio (5 km, por ejemplo) o en tiempo (10 minutos).

Para visualizar las demás tenemos que pensar en lo que pasa si pasamos de 2 a 3 dimensiones. En un mundo de 2 dimensiones, lo único que veríamos de una esfera pasando sería un círculo que aumenta y disminuye el tamaño dependiendo de donde se cruce nuestro mundo con la esfera. Así no es difícil ver la 5ª dimensión, como la que contiene todos nuestrso mundos en cualquier momento del tiempo. Nosotros seríamos un gusanoide de 5 dimensiones cuyo corte de 4 dimensiones seríamos nosotros ahora mismo.

A partir de aquí la cosa se vuelve más complicada, pero sigue el mismo principio de analogía. Por favor, que nadie intente “ver” las extra dimensiones porque nadie puede. Se dice que las mentes más brillantes pueden imaginarse mundos de hasta 5 dimensiones, pero no más. Lo importante es entender los conceptos. La sexta dimensión sería, en este caso, la que contiene todas nuestras posibles elecciones. Si pudiéramos movernos por ella podríamos cambiar nuestras decisiones pero necesitaríamos volver atrás en el tiempo.

Agujero gusanoLa séptima dimensión sería en nuestro caso la que nos permitiría hacer estos saltos entre elecciones sin volver atrás en el tiempo, una especie de doblez en la quinta dimensión. Como cuando doblamos una hoja de papel para hacer que los extremos se junten (doblamos en 3 dimensiones un objeto de 2 dimensiones). Si ahora pensamos en un espacio en 8 dimensiones, nuestras 7 dimensiones que contienen todas las opciones posibles de universos a partir del Big Bang, serían ahora un punto.

Las líneas que unen todos los posibles universos con diferentes condiciones iniciales (inicios que no son el Big Bang) se encontraría en la 9ª dimension. Una vez más la forma de pasar de un universo con unas condiciones iniciales a otras sin volver atrás en nuestra línea de 9 dimensiones sería un salto atráves de un pliege de la línea 9D en una décima dimensión.

La 11ª dimensión sería entonces la que contiene todos los posibles universos con todas las posibles condiciones iniciales como un punto. Imaginar una línea en 11 dimensiones implicaría concebir al menos otro punto, pero nuestro punto ya lo contiene TODO; es aquí donde debemos detenernos  porque nuestro planteamiento de las dimensiones no da para más.

Fuente: www.medciencia.com

Un globo de helio dentro de un coche…

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Si hay un globo de helio en equilibro dentro de un coche cerrado, sujeto por su cuerda, y arrancas para acelerar… ¿Hacia dónde se moverá el globo?

  • a) Hacia el fondo del coche
  • b) Hacia la parte delantera del coche
  • c) Hacia el suelo del coche
  • d) No se mueve

La respuesta correcta es (b): el globo se mueve hacia adelante: lo que sucede es que aunque por la inercia tendería a irse hacia atrás eso mismo le ocurre al aire que está dentro del coche. De modo que un gran volumen de aire se va ligeramente hacia atrás, aumenta la presión atrás, disminuye delante y el globo se mueve hacia donde hay menos presión: hacia delante. ¡El vídeo es la prueba! Al frenar el efecto es exactamente al revés, como puedes imaginar y comprobar.

Fuente: www.microsiervos.com

Física cuántica…

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Así de primeras asusta, y la reacción inmediata es ir a cerrar la pestaña del navegador, a mí también me pasó 🙂 , pero creo que después de ver el vídeo pensaréis todo lo contrario, es una sencilla y amena explicación de la mecánica cuántica «para niños», dadle una oportunidad, please:

Ampliación: Cómo hacer el experimento de la doble rendija en casa

¿Se puede superar la velocidad de la luz?

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Uff como suena el título…a ladrillo de los gordos, ¿verdad? Pues no, se trata de una explicación «para todos los públicos» de la famosa Teoría de la Relatividad de Einstein, muy amena y llevadera, de lo mejor que me he cruzado.

Y os la recomienda alguien que no es precisamente un erudito de esto de las leyes varias, así que hacedme caso, dedicadle un par de minutos:

 

Entiendo que el título asuste bastante («menudo tostón» estarán pensando)… pero les prometo que será más entretenido de lo que imaginan (o eso espero) cuando acaben tendrán un nuevo conocimiento con el que hacerse el interesante delante de sus amigotes!

Para comenzar nada mejor que hacerlo con un acertijo.

Seguro que recuerdan como de pequeños le enseñaron las leyes del movimiento de Newton. El típico problema que nos planteaban era algo así: Supongamos que estamos parados en la calle, y que un autobús cruza por delante nuestra a 50 kilómetros/hora. Uno de sus pasajeros arroja en su interior una pelota a 20 km/h en la misma dirección que se desplaza el vehículo. Para el individuo, que se mueve junto con el bus, la pelota se mueve a 20 km/h. Pero ¿y para nosotros (que estamos fuera)? Sencillo, el movimiento del bus y el de la pelota se suman, de modo que la pelota va a una velocidad de 70 km/h. Esto es correcto.

Y aquí empieza lo interesante. Imaginen que ahora el autobús lo cambiamos por una nave espacial. Y que esta se desplaza no a 50 km/h, sino a casi la velocidad de la luz (a partir de ahora, por simplificar, a esta constante la llamaremos c)… digamos que se mueve a c – 5 km/h. ¿Qué ocurriría si a esa velocidad se dispara una bala en la misma dirección que se desplaza la nave? ¿Para el que observa parado desde fuera, ese proyectil sobrepasaría la velocidad de la luz?

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